Nghiên cứu giải pháp cải thiện đặc tính làm việc của động cơ từ trở

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢI THIỆN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ Ngành: Kỹ thuật Điện Mã số: 9520201 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Hà Nội - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực, khách quan chưa tác giả khác công bố Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Nghiên cứu sinh Tập thể hướng dẫn i LỜI CẢM ƠN Trong q trình làm luận án, tơi nhận nhiều góp ý chun mơn ủng hộ giúp đỡ tập thể cán hướng dẫn, nhà khoa học, bạn đồng nghiệp Tôi xin gửi tới họ lời cảm ơn sâu sắc Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn đến hai thầy hướng dẫn TS Phạm Hùng Phi TS Đào Quang Thủy trực tiếp tâm huyết hướng dẫn suốt thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn nhà khoa học, tập thể Bộ môn Thiết bị điệnđiện tử, Viện Điện, đặc biệt TS Phùng Anh Tuấn - trưởng môn TBĐ-ĐT động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập nghiên cứu thực đề tài luận án Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến cộng sự, đồng nghiệp Khoa Điện trường Đại học Công nghiệp Hà Nội nơi công tác tạo điều kiện thuận lợi để yên tâm học tập, nghiên cứu Cuối cảm ơn ủng hộ, động viên, khích lệ gia đình thân u tơi để tơi hồn thành nhiệm vụ học tập Nghiên cứu sinh ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ viii MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ Giới thiệu động từ trở 11 1 Cấu trúc động 1 Nguyên lý hoạt động 1 Ưu điểm, hạn chế động 12 Phương trình tốn học động Phương trình điện áp 2 Phương trình mơ men Phương trình 13 Các giải pháp cải thiện đặc tính làm việc động từ trở Giải pháp thay đổi cấu trúc động Giải pháp điều khiển động 14 14 Kết luận chương 20 Chƣơng PHƢƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỪ THƠNG CỦA ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ CÓ XÉT ĐẾN ẢNH HƢỞNG CỦA HỖ CẢM VÀ BÃO HÕA MẠCH TỪ 21 21 Tổng quan phương trình đặc tính từ thơng 21 1 Đặt vấn đề 21 2 Các phương pháp xác định đặc tính từ thơng 21 Đánh giá cơng trình liên quan phương trình đặc tính từ thơng 22 Phương trình đặc tính từ thơng có xét đến ảnh hưởng hỗ cảm 22 bão hòa mạch từ 24 2 Đặt vấn đề 24 2 Đánh giá ảnh hưởng hỗ cảm pha động từ trở 24 2 Phương trình đặc tính từ thơng động từ trở có xét đến ảnh hưởng hỗ cảm bão hòa mạch từ 26 23 Mơ hình thuận động từ trở 29 Đặt vấn đề 29 Cấu trúc mạng nơ ron mơ hình thuận 29 3 Thuật toán lan truyền ngược huấn luyện mạng 31 24 Mơ hình nghịch động từ trở 33 Đặt vấn đề 33 Cấu trúc mạng nơ ron mô hình dịng điện nghịch 33 Thuật tốn lan truyền ngược huấn luyện mạng cho mơ hình dịng điện nghịch 35 4 Mơ hình từ thơng nghịch đảo 37 iii 25 251 252 253 26 Chƣơng Mơ kiểm chứng mơ hình thuận nghịch động từ trở 37 Kiểm chứng mơ hình thuận 37 Kiểm chứng mơ hình dịng điện nghịch 42 Kiểm chứng mơ hình từ thơng nghịch đảo 43 Kết luận chương 44 ĐIỀU KHIỂN BACKSTEPPING CHO ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ ĐƢỢC PHÁT TRIỂN THEO MƠ HÌNH KẾT HỢP PHI TUYẾN 45 31 Mơ hình động học động từ trở 45 1 Đặt vấn đề 45 Mơ hình kết hợp phi tuyến động từ trở 45 32 Thiết kế điều khiển Backstepping cho động từ trở theo mô hình kết hợp phi tuyến 51 Cơ sở kỹ thuật điều khiển Backstepping 51 2 Bộ điều khiển Backstepping cho động từ trở 53 3 Cấu trúc hệ thống điều khiển 56 33 Kết mô kiểm chứng 56 3 Trường hợp tốc độ đặt thay đổi 57 3 Trường hợp tải thay đổi 58 34 Kết luận chương 59 Chƣơng THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN BACKSTEPPING KẾT HỢP BỘ QUAN SÁT TRẠNG THÁI PHI TUYẾN, BỘ ƢỚC LƢỢNG BẰNG MẠNG NƠ RON NHÂN TẠO 61 41 Bộ điều khiển Backstepping cho động từ trở kết hợp quan sát trạng thái 61 1 Đặt vấn đề 61 Bộ quan sát trạng thái phi tuyến 61 Cấu trúc hệ thống điều khiển 63 4 Kết mô kiểm chứng 64 42 Bộ điều khiển Backstepping kết hợp ước lượng từ thông mạng nơ ron nhân tạo 69 Đặt vấn đề 69 2 Bộ ước lượng từ thông mạng nơ ron nhân tạo 69 Cấu trúc hệ thống điều khiển 69 4 Kết mô kiểm chứng 70 43 Đánh giá ảnh hưởng sai lệch đặc tính từ thơng quan sát đặc tính từ thơng ước lượng đến chất lượng hệ thống điều khiển 73 Đặt vấn đề 73 Trường hợp giảm tải 73 3 Trường hợp tăng tải 75 44 Kết luận chương 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC 86 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu/Viết tắt Chữ viết tắt SRM NCVC TDF RT-LAB FPGA TSF CMAC ANN PID PI APC CCC CVC PWM SMC BELBIC FLC ANFIS CSM FSM SMLA DITC FEM Backstepping-quan sát Backstepping-nơ ron Ký hiệu ij v Ý nghĩa Động từ trở (Switched Reluctance Motor) Nam châm vĩnh cửu Hàm phân bổ mơ men (Torque Distribution Function) Phịng thí nghiệm thời gian thực (Real-Time Laboratory) Thiết bị lập trình cấu trúc mảng logic (Field Programmable Gate Array) Hàm chia sẻ mô men (Torque Sharing Function) Bộ điều khiển ghép nối mơ hình tiểu não (Cerebellum Model Articulation Controller) Mạng nơ ron nhân tạo (Artificial Neural Network) Bộ điều khiển tỷ lệ-tích phân-vi phân Bộ điều khiển tỷ lệ-tích phân Điều khiển vị trí rotor (Angular Position Control) Điều khiển dòng điện (Current Chopping Control) Điều khiển điện áp (Voltage Chopping Control) Điều chế độ rộng xung (Pulse Width Modulation) Bộ điều khiển trượt (Sliding Mode Controller) Bộ điều khiển thơng minh dựa trí tuệ nhân tạo (Brain Emotional Learning Based Intelligent Controller) Bộ điều khiển logic mờ (Fuzzy Logic Controller) Hệ thống suy luận thích nghi nơ ron (Adaptive Neuro Fuzzy Inference System) Phương pháp chia sẻ dòng điện (Current Sharing Method) Phương pháp chia sẻ từ thơng (Flux Sharing Method) Thuật tốn học thích nghi trượt (Sliding Method Learning Adaline) Điều khiển mô men trực tiếp (Direct Instaneous Torque Control) Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method) Bộ điều khiển Backstepping kết hợp quan sát trạng thái Bộ điều khiển Backstepping kết hợp ước lượng từ thông mạng nơ ron nhân tạo Dòng điện pha j Dòng điện pha a ia Dòng điện pha b ib Dòng điện pha c ic T Mô men ’ Đối lượng từ trường W Mô men pha j Tj Mô men tổng Te Mô men pha a Ta Mô men pha b Tb Mô men pha c Tc Mô men tải Tl J Mô men qn tính B Hằng số ma sát Mơ men hỗ cảm TM Mô men đập mạch Tripple Hệ số điều khiển c1, c2 Cảm ứng từ bão hòa lõi thép Bs DC Động chiều AC Động xoay chiều M Hỗ cảm Ký hiệu chữ La tinh ^ Từ thông xấp xỉ ѱ ^ i ^ T Mơ men xấp xỉ ^ Vị trí rotor xấp xỉ θ Vị trí rotor Tốc độ xấp xỉ ^ Φ ωd αi ω, ωm βr βs Nr vi Từ thơng móc vịng Dịng điện xấp xỉ Từ thơng Tốc độ đặt Tín hiệu điều khiển ảo Tốc độ động Góc cực rotor Góc cực stator Số cực rotor DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Giá trị sai số với dòng 1A 39 Bảng 2 Giá trị sai số với dòng 5A 39 Bảng Giá trị sai số với dòng 9A 40 Bảng Thơng số mơ hình SRM, thơng số điều khiển quan sát 64 Bảng Chất lượng điều khiển Backstepping Backstepping-quan sát 68 Bảng Chất lượng điều khiển Backstepping Backstepping-nơ ron 71 Bảng 4 Chất lượng điều khiển Backstepping Backstepping-nơ ron tốc độ đặt thay đổi 72 Bảng Thông số chất lượng hệ thống điều khiển Backatepping, Backstepping-nơ ron Backstepping-quan sát với tải giảm 74 Bảng Thông số chất lượng hệ thống điều khiển Backstepping, Backstepping-nơ ron Backstepping-quan sát với tải tăng 75 vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 1 Cấu trúc động từ trở 8/6 (nguồn [12]) Hình Biểu đồ phác họa lượng từ trường Hình Một vài cấu trúc rotor (nguồn [17-20]) Hình Cực rotor khoét rỗng (nguồn [21]) 10 Hình Cấu trúc stator nhiều (nguồn [22-24]) 10 Hình Thiết kế thay đổi mỏm cực stator (nguồn [25]) thiết kế vịng đệm gơng stator (nguồn [26]) 10 Hình Cấu trúc stator đường từ thơng cấu trúc (nguồn [27]) 11 Hình Cấu trúc rotor stator theo (nguồn [28]) 12 Hình Cấu trúc stator rotor theo (nguồn [29]) 12 Hình 10 Bề mặt cực rotor (nguồn [32]) 13 Hình 11 Cấu trúc cực stator theo (nguồn [34]) 14 Hình 12 Cấu trúc điều khiển mờ cho SRM (nguồn [35]) 14 Hình 13 Hệ thống điều khiển góc đóng/mở (nguồn [39]) 15 Hình 14 Cấu trúc hệ thống điều khiển (nguồn [42]) 17 Hình 15 Cấu trúc hệ thống sử dụng điều khiển trượt (nguồn [43]) 17 Hình 16 Cấu trúc hệ thống điều khiển sử dụng BELBIC (nguồn [44]) 18 Hình 17 Hệ thống điều khiển theo phương pháp chia sẻ dòng điện từ thơng (nguồn [9]) 18 Hình 18 Điều khiển tốc độ SRM kết hợp ước lượng mô men (nguồn [46]) 19 Hình 19 Một số cấu hình Converter cho drive SRM (nguồn [56]) 20 Hình Cấu trúc tổng quát hệ truyền động động từ trở 21 Hình 2 Giá trị độ tự cảm pha a hỗ cảm pha với pha a (nguồn [13]) 25 Hình Cấu trúc mạng nơ ron mơ hình thuận 29 Hình Quá trình huấn luyện mạng 31 Hình Lưu đồ thuật toán huấn luyện mạng nơ ron 32 Hình Cấu trúc mạng nơ ron mơ hình dịng điện nghịch 34 Hình Cấu trúc mơ hình từ thơng nghịch đảo 37 Hình Đường đặc tính từ thơng nhận dạng trường hợp chưa xét đến ảnh hưởng hỗ cảm 37 Hình Đường đặc tính từ thơng nhận dạng trường hợp xét đến ảnh hưởng hỗ cảm 38 Hình 10 Đồ thị sai lệch đặc tính từ thơng thực nghiệm đặc tính từ thơng nhận dạng với dòng 1A trường hợp: (a) chưa xét ảnh hưởng hỗ cảm, (b) có hỗ cảm 38 Hình 11 Đồ thị sai lệch đặc tính từ thơng thực nghiệm đặc tính từ thơng nhận dạng với dòng 5A trường hợp: (a) chưa xét ảnh hưởng hỗ cảm, (b) có hỗ cảm 39 Hình 12 Đồ thị sai lệch đặc tính từ thơng thực nghiệm đặc tính từ thơng nhận dạng với dịng 9A trường hợp: (a) chưa xét ảnh hưởng hỗ cảm, (b) có hỗ cảm 40 viii Hình 13 Đường đặc tính từ thơng nhận dạng theo mơ hình thuận 41 Hình 14 Đồ thị sai số đường đặc tính từ thông nhận dạng so với đường thực tế 41 Hình 15 Đồ thị đường đặc tính mơ men xấp xỉ theo mơ hình thuận 41 Hình 16 Đồ thị đường đặc tính dịng điện pha xấp xỉ 42 Hình 17 Đồ thị sai số đường đặc tính dịng điện pha xấp xỉ với đường thực tế 42 Hình 18 Đồ thị đường đặc tính từ thơng xấp xỉ theo mơ hình từ thơng nghịch 43 Hình 19 Đồ thị sai số đường đặc tính từ thơng xấp xỉ theo mơ hình từ thơng nghịch so với đường thực tế 43 Hình Lưu đồ thuật tốn điều khiển Backstepping 55 Hình Cấu trúc điều khiển SRM sử dụng Backstepping 56 Hình 3 Đáp ứng tốc độ khid 30(rad / s) 57 Hình Đặc tính tốc độ trường hợp tốc độ đặt 150 300 rad/s 57 Hình Đáp ứng tốc độ tốc độ đặt thay đổi 58 Hình Đáp ứng tốc độ khid 30(rad / s) giảm tải 58 Hình Đáp ứng tốc độ khid 30(rad / s) tăng tải 59 Hình Đáp ứng tốc độ hệ thống tải thay đổi tốc độ trung bình 59 Hình Sơ đồ cấu trúc quan sát trạng thái phi tuyến 62 Hình Hệ thống điều khiển Backstepping kết hợp quan sát trạng thái phi tuyến 64 Hình Sơ đồ mô hệ thống điều khiển Backstepping SRM 64 Hình 4 Từ thơng quan sát 65 Hình Vị trí rotor quan sát 65 Hình Tốc độ quan sát 65 Hình Dịng điện pha 66 Hình Mơ men điện từ động từ trở 67 Hình Đặc tính tốc độ với trường hợp tốc độ đặt 16 (rad/s) 67 Hình 10 Đặc tính tốc độ trường hợp tốc độ đặt 150 300 rad/s 68 Hình 11 Đặc tính tốc độ sai số 68 Hình 12 Hệ thống điều khiển Backstepping kết hợp ước lượng từ thông mạng nơ ron nhân tạo 70 Hình 13 Đặc tính từ thơng 70 Hình 14 Đặc tính mơ men điện từ 71 Hình 15 Đặc tính tốc độ sai lệch tốc độ trường hợp tốc độ đặt 10 rad/s 71 Hình 16 Đặc tính tốc độ trường hợp tốc độ đặt 150 300 rad/s 72 Hình 17 Đặc tính tốc độ sai lệch tốc độ trường hợp tốc độ đặt thay đổi 72 Hình 18 Đáp ứng tốc độ hệ thống Backstepping Backstepping-quan sát giảm tải 74 Hình 19 Đáp ứng tốc độ hệ thống Backstepping Backstepping-nơ ron giảm tải 74 Hình 20 Đáp ứng tốc độ hệ thống Backstepping Backstepping-quan sát tăng tải 75 Hình 21 Đáp ứng tốc độ hệ thống Backstepping Backstepping-nơ ron tăng tải 75 Hình 22 Đáp ứng tốc độ hệ thống Backstepping Backstepping-quan sát tải thay đổi tốc độ trung bình 76 ix DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN  Các cơng trình cơng bố luận án [1] , Lê Xuân Hải, Nguyễn Thu Hà, Đặng Đình Chung (2021), “Nhận dạng đặc tính từ thơng động từ trở có xét đến ảnh hưởng hỗ cảm bão hòa mạch từ”, Tạp chí khoa học cơng nghệ ĐHCNHN, Vol 57, No 3, pp 9-15 [2] , Phạm Xuân Đạt, Phạm Hùng Phi, Đào Quang Thủy, Lê Xuân Hải, Phạm Văn Hùng (2021), “Nhận dạng mơ hình phi tuyến động từ trở chuyển mạch có xét đến ảnh hưởng hỗ cảm bão hòa mạch từ”, Tạp chí khoa học cơng nghệ đại học Đà Nẵng, Vol 19, No 7, pp 46-52 [3] Phi Hoang Nha, Pham Hung Phi, Dao Quang Thuy, Pham Xuan Dat, Le Xuan Hai (2021), “Backstepping control using nonlinear state observer for switched reluctance motor”, Viet Nam Journal of Science and Technology (đã xác nhận đăng) [4] Phi Hoang Nha, Pham Hung Phi, Dao Quang Thuy, Le Xuan Hai, Pham Xuan Dat, Nguyen Ngoc Linh (2021), “Backstepping Control of Switched Reluctance Motor with Artificial Neural Network based Flux Estimator”, VNU Journal of Science: Computer Science and Communication Engineering (đã xác nhận đăng) [5] , Phạm Xuân Đạt, Phạm Hùng Phi, Đào Quang Thủy, Lê Xuân Hải (2021), “Điều khiển Backstepping cho mô hình kết hợp động từ trở chuyển mạch”, Tạp chí khoa học cơng nghệ đại học Đà Nẵng, Vol 19, No 11, pp 18-23  Các công trình cơng bố liên quan đến luận án [1] Phi Hoang Nha, Dao Quang Thuy (2016), “Improving the characteristics of switched reluctance motor”, Automatic Control and System Engineering Journal, vol 16, issue 2, pp 59-66 [2] , Đào Quang Thủy, Phạm Hùng Phi (2018), “Quy trình thiết kế động từ trở”, Tạp chí khoa học cơng nghệ đại học Đà Nẵng, số 11 (132), pp 59-63 [3] , Đào Quang Thủy, Phạm Hùng Phi (2019), “Cải thiện mật độ phân bố lực động từ trở”, Tạp chí khoa học cơng nghệ đại học Đà Nẵng, vol 17, no 1, pp 63-67 [4] , Đào Quang Thủy, Phạm Hùng Phi (2020), “Cải thiện mật độ lượng từ trường động từ trở”, Tạp chí nghiên cứu khoa học cơng nghệ qn sự, số 65, pp 109-118 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] M Ehsani (1997), “Switched reluctance motor drives - recent advances”, Sadhana - Acad Proc Eng Sci , vol 22, no pt 6, pp 821–836 T Suzuki, S Ito, N Tanaka, A Chiba, T Fukao, and H Ninomiya (2008), “Development of high-efficiency switched reluctance motor”, Electr Eng Japan (English Transl Denki Gakkai Ronbunshi), vol 162, no 2, pp 73–82 R Rabinovici (2005), “Torque ripple, vibrations, and acoustic noise in switched reluctance motors”, HAIT J Sci Eng B, vol 2, pp 5–6 J Y Chai and C M Liaw (2010), “Reduction of speed ripple and vibration for switched reluctance motor drive via intelligent current profiling”, IET Electr Power Appl , vol 4, no 5, pp 380–396 M N Anwar and I Husain (2000), “Radial force calculation and acoustic noise prediction in switched reluctance machines”, IEEE Trans Ind Appl , vol 36, no 6, pp 1589–1597 O Ustun (2009), “A nonlinear full model of switched reluctance motor with artificial neural network”, Energy Convers Manag , vol 50, no 9, pp 2413– 2421 V L Do and M C Ta (2009), “Modeling, simulation and control of reluctance motor drives for high speed operation”, 2009 IEEE Energy Convers Congr Expo ECCE 2009 D Qiao, X Wang, Y Wang, and B Wei (2011), “A nonlinear model of switched reluctance motor based on structural parameters in Matlab langue”, 2011 Int Conf Electr Mach Syst ICEMS 2011, pp 2–4 J J Wang (2016), “A common sharing method for current and flux-linkage control of switched reluctance motor”, Electr Power Syst Res , vol 131, pp 19–30 X Sun, K Diao, Z Yang, G Lei, Y Guo, and J Zhu (2019), “Direct Torque Control Based on a Fast Modeling Method for a Segmented-Rotor Switched Reluctance Motor in HEV Application”, IEEE J Emerg Sel Top Power Electron , vol PP, no c, pp 1–10 C Shang, A Xu, L Huang, and J Chen (2019), “Flux linkage optimization for direct torque control of switched reluctance motor based on model predictive control”, IEEJ Trans Electr Electron Eng , vol 14, no 7, pp 1105–1113 Sanjib Kumar Sahoo (2006), “High-performance torque control of switched reluctance motor sanjib kumar sahoo”, thesis of National University of Singapore R Krishnan (2001), "Switched Reluctance Drives: Modeling, Simulation, Analysis, Design, and Applications", Industrial electronics series, CRS Press LLC J Li and Y Cho (2009), “Investigation into reduction of vibration and acoustic noise in switched reluctance motors in radial force excitation and frame transfer function aspects”, IEEE Trans Magn , vol 45, no 10, pp 80 [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] 4664–4667 R S Colby, F M Mottier, and T J E Miller (1996), “Vibration modes and acoustic noise in a four-phase switched reluctance motor”, IEEE Trans Ind Appl , vol 32, no 6, pp 1357–1364 H Hayashi, A Chiba, and T Fukao (2007), “Efficiency comparison of switched reluctance motors with low loss materials”, 2007 IEEE Power Eng Soc Gen Meet PES, pp 1–6 J Oyama, T Higuchi, T Abe, and T Koga (2004), “Characteristics of a hybrid-type switched reluctance motor with salient pole stator”, Electr Eng Japan (English Transl Denki Gakkai Ronbunshi), vol 147, no 3, pp 72–79 H M Hasanien, S M Muyeen, and J Tamura (2010), “Torque ripple minimization of axial laminations switched reluctance motor provided with digital lead controller”, Energy Convers Manag , vol 51, no 12, pp 2402– 2406 G N Shini, S Sivaranjani, and G S Rao (2011), “Development of nonlinear model of axially laminated switched reluctance motor with two phase excitation”, 2011 Int Conf Emerg Trends Electr Comput Technol ICETECT 2011, no 2, pp 326–330 L Zeng and H Yu (2012), “Research on a novel Rotor Structure Switched Reluctance Motor”, Phys Procedia, vol 24, pp 320–327 M Sanada, S Morimoto, and Y Takeda (2000), “Novel Rotor Pole Design of Switched Reluctance Motors”, pp 107–113 J Faiza and J W Finch (1997), “Aspects of design optimization for multiple tooth per stator pole switched reluctance motors”, Electr Power Syst Res , vol 42, no 1, pp 77–86 J Faiz, J W Finch, and H M B Metwally (1995), “A novel switched reluctance motor with multiple teeth per stator pole and comparison of such motors”, Electr Power Syst Res , vol 34, no 3, pp 197–203 J Faiz and J W Finch (1994), “Design computations and performance characteristics prediction for multiple tooth switched reluctance motor”, Comput Electr Eng , vol 20, no 3, pp 243–258 M Sundaram, P Navaneethan, and M Vasanthakumar (2009), “Magnetic analysis and comparison of switched reluctance motors with different stator pole shapes using a 3D finite element method”, 2009 Int Conf Control Autom Commun Energy Conserv INCACEC 2009, vol 9, no Ii, pp 49–53 L Szabo and M Ruba (2012), “Segmental stator switched reluctance machine for safety-critical applications”, IEEE Trans Ind Appl , vol 48, no 6, pp 2223–2229 E El-Kharashi and H M Hassanien (2012), “Reconstruction of the switched reluctance motor stator”, J Electr Eng , vol 63, no 1, pp 3–12 Z Liu, X Chen, and X Cao (2015), “Decoupling principle, model and rotor design of a novel 12/4 bearingless switched reluctance motor”, 2015 18th Int Conf Electr Mach Syst ICEMS 2015, vol 3, pp 849–853 Y Ozoglu, M Garip, and E Mese (2002), “New pole tip shapes mitigating torque ripple in short pitched and fully pitched switched reluctance motors”, Conf Rec - IAS Annu Meet (IEEE Ind Appl Soc , vol 1, pp 43–50 81 [30] K C Yong, S Y Hee, and S K Chang (2007), “Pole-shape optimization of a switched-reluctance motor for torque ripple reduction”, IEEE Trans Magn , vol 43, no 4, pp 1797–1800 [31] Y Zhang, B Xia, D Xie, and C S Koh (2011), “Optimum design of switched reluctance motor to minimize torque ripple using ordinary Kriging model and genetic algorithm”, 2011 Int Conf Electr Mach Syst ICEMS 2011, vol 1, pp 1–4 [32] H O Ju and I K Byung (2005), “New rotor shape design of SRM to reduce the torque ripple and improve the output power”, ICEMS 2005 Proc Eighth Int Conf Electr Mach Syst , vol 1, pp 652–654 [33] E El-Kharashi (2007), “Design and predicting efficiency of highly nonlinear hollow cylinders switched reluctance motor”, Energy Convers Manag , vol 48, no 8, pp 2261–2275 [34] C Lee and R Krishnan (2009), “New Designs of a Two-Phase E-Core Switched Reluctance Machine by Optimizing the Magnetic Structure for a Specific Application: Concept, Design, and Analysis”, IEEE Trans Ind Appl , vol 45, no 5, pp 1804–1814, 2009, doi: 10 1109/TIA 2009 2027570 [35] A Derdi and V O Zbulur (1999), “Improving Performance of Switched”, vol 317, no July 1998, pp 307–317 [36] K Asghar (2013), “Analysis of Switched Reluctance Motor Drives for Reduced Torque Ripple using FPGA based Simulation Technique”, Am J Inf Sci , vol 6, no 2, pp 1–11 [37] R Gobbi, N C Sahoo (2004), “A Fuzzy Iterative for Determination of Current Waveform for Switched Reluctance Motors using a Torque Sharing Function at Positive and Negative Torque Production Regions", The 30th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, pp 31723177 [38] K F Wong, K W E Cheng, and S L Ho (2009), “On-line instantaneous torque control of a switched reluctance motor based on co-energy control”, IET Electr Power Appl , vol 3, no 4, pp 257–264 [39] C Mademlis and I Kioskeridis (2003), “Performance optimization in switched reluctance motor drives with online commutation angle control”, IEEE Trans Energy Convers , vol 18, no 3, pp 448–457 [40] E Mese (2002), “A rotor position, estimator for switched reluctance motors using CMAC”, IEEE Int Symp Ind Electron , vol 4, pp 1184–1189 [41] N Inanc (2002), “Phase current modulation of switched reluctance motor to minimize torque ripple”, Electr Power Syst Res , vol 61, no 1, pp 51–55 [42] W K Ho, S K Panda, K W Lim, and F S Huang (1998), “Gainscheduling control of the Switched Reluctance Motor”, Control Eng Pract , vol 6, no 2, pp 181–189 [43] A Tahour, A Meroufel, H Abid, and A G Aissaoui (2008), “Sliding controller of switched reluctance motor”, Leonardo Electron J Pract Technol , vol 7, no 12, pp 151–162 [44] B M Dehkordi, A Parsapoor, M Moallem, and C Lucas (2011), “Sensorless speed control of switched reluctance motor using brain emotional learning based intelligent controller”, Energy Convers Manag , 82 [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] vol 52, no 1, pp 85–96 Arun Chithrabhanu, Krishna Vasudevan (2021), "Current Sharing Function Based Torque Ripple Reduction Strategy For Switched Reluctance Motor Drives", 2021 IEEE 12th Energy Conversion Congress & Expostive Asia C Labiod, K Srairi, B Mahdad, M T Benchouia, and M E H Benbouzid (2015), “Speed Control of 8/6 Switched Reluctance Motor with Torque Ripple Reduction Taking into Account Magnetic Saturation Effects”, Energy Procedia, vol 74, pp 112–121 M Rafiq, S U Rehman, F U Rehman, Q R Butt, and I Awan (2012), “A second order sliding mode control design of a switched reluctance motor using super twisting algorithm”, Simul Model Pract Theory, vol 25, pp 106–117 M S Islam, I Husain, R J Veillette, and C Batur (2003), “Design and performance analysis of sliding-mode observers for sensorless operation of switched reluctance motors”, IEEE Trans Control Syst Technol , vol 11, no 3, pp 383–389 J Sun, G Z Cao, S D Huang, Y Peng, J He, and Q Q Qian (2019), “Sliding-Mode-Observer-Based Position Estimation for Sensorless Control of the Planar Switched Reluctance Motor”, IEEE Access, vol 7, pp 61034– 61045 R A McCann and M S Islam (2001), “Application of a sliding-mode observer for position and speed estimation in switched reluctance motor drives”, IEEE Trans Ind Appl , vol 37, no 1, pp 51–58 J J Carroll, A J Geoghan, D M Dawson, and P Vedagarbha (1995), “Backstepping based computed torque controller for switched reluctance motors driving inertial loads”, IEEE Conf Control Appl - Proc , pp 779– 786 C H Lin (2019), “Adaptive nonlinear backstepping control using mended recurrent Romanovski polynomials neural network and mended particle swarm optimization for switched reluctance motor drive system”, Trans Inst Meas Control, vol 41, no 14, pp 4114–4128 M T Alrifai, J H Chow, and D A Torrey (2000), “Practical application of backstepping nonlinear current control to a switched-reluctance motor”, Proc Am Control Conf , vol 1, no June, pp 594–599 C Ma and L Qu (2013), “Design considerations of switched reluctance motors with bipolar excitation for low torque ripple applications”, 2013 IEEE Energy Convers Congr Expo ECCE 2013, pp 926–933 J Faiz, B Rezaeealam, and P Pillay (2006), “Adaptive performance improvement of switched reluctance motor with two-phase excitation”, Eur Trans Electr Power, vol 16, no 1, pp 1–13 Z Grbo and S Vukosavic (2007), “Cost-optimized switched reluctance motor drive with bipolar currents”, Electr Eng , vol 89, no 3, pp 183–191 B Y Ma, T H Liu, C G Chen, and Y H Chang (2000), “Design and implementation of a switched reluctance motor drive with a novel converter”, Electr Power Syst Res , vol 56, no 2, pp 111–1195 M Ilic’-Spong, R Marino, S M Peresada, and D G Taylor (1987), 83 [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] “Feedback Linearizing Control of Switched Reluctance Motors”, IEEE Trans Automat Contr , vol 32, no 5, pp 371–379 S Mir, I Husain, and M E Elbuluk (1998), “Switched reluctance motor modeling with on-line parameter identification”, IEEE Trans Ind Appl , vol 34, no 4, pp 776–783 L Ben Amor, L A Dessaint, and O Akhrif (1995), “Adaptive nonlinear torque control of a switched reluctance motor via flux observation”, Math Comput Simul , vol 38, no 4–6, pp 345–358 L Shen, J Wu, S Yang, and X Huang (2013), “Reluctance Motors Excluding Rotor Clamping”, vol 62, no 1, pp 185–191 A Nirgude, M Murali, N Chaithanya, S Kulkarni, V B Bhole, and S R Patel (2016), “Nonlinear mathematical modeling and simulation of switched reluctance motor”, IEEE Int Conf Power Electron Drives Energy Syst PEDES 2016, vol 2016-Janua, pp 1–6 L E Somesan, E Padurariu, and I A Viorel (2013), “Two simple analytical models, direct and inverse, for switched reluctance motors”, Prog Electromagn Res M, vol 29, no March, pp 279–291 T J E Miller and M Mcgilp (1990), “Nonlinear Theory of the Switched Reluctance Motor for Rapid Computer-Aided Design”, IEE Proc B Electr Power Appl , vol 137, no 6, pp 337–347 S H Mao and M C Tsai (2004), “An analysis of the optimum operating point for a switched reluctance motor”, J Magn Magn Mater , vol 282, no 1–3, pp 53–56 D A Torrey and J H Lang (1990), “Modelling a Nonlinear VariableReluctance Motor Drive”, IEE Proc B Electr Power Appl , vol 137, no 5, pp 314–326 J A Makwana, P Agarwal, and S P Srivastava (2018), “Modeling and Simulation of Switched Reluctance Motor”, Lect Notes Electr Eng , vol 442, pp 545–558 J Ye (2014), “Advanced Control Methods For Torque Ripple Reduction And Performance Improvement In Switched Reluctance Motor Drives”, p 254 C S Edrington, B Fahimi, and M Krishnamurthy (2007), “An autocalibrating inductance model for switched reluctance motor drives”, IEEE Trans Ind Electron , vol 54, no 4, pp 2165–2173 A Berdai et al (2015), “Similarity and Comparison of the Electrodynamics Characteristics of Switched Reluctance Motors SRM with Those of Series DC Motors”, Engineering, vol 07, no 01, pp 36–45 G Rigatos, P Siano, and S Ademi (2019), “Nonlinear H-infinity control for switched reluctance machines”, Nonlinear Eng , vol 9, no 1, pp 14–27 M T Alrifai, J H Chow, and D A Torrey (2003), “Backstepping nonlinear speed controller for switched-reluctance motors”, IEE Proc Electr Power Appl , vol 150, no 2, pp 193–200 R Ortega, A Sarr, A Bobtsov, I Bahri, and D Diallo (2019), “Adaptive state observers for sensorless control of switched reluctance motors”, Int J Robust Nonlinear Control, vol 29, no 4, pp 990–1006 H Hannoun, M Hilairet, and C Marchand (2011), “High performance 84 current control of a switched reluctance machine based on a gain-scheduling PI controller”, Control Eng Pract , vol 19, no 11, pp 1377–1386 85 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Giá trị từ thơng theo dịng điện vị trí rotor (nguồn: [12]) Dịng 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A điện Vị trí rotor 0058 061 0058 061 0057 113 0057 822 0062 539 0067 684 0082 337 0101 01518 01502 01531 01628 01750 01997 02377 02326 02326 02327 02375 02498 02682 03291 03291 03309 03390 03543 03787 03047 03592 04286 04286 04307 04402 04606 04931 04226 05263 05316 05449 05689 06049 05483 06651 06233 07454 04904 05263 06250 06250 06307 06458 06739 07155 07800 08634 07205 07205 07263 07428 07735 08212 08923 08197 08197 08275 08474 08817 09332 10071 09799 10967 62 02900 04316 05738 07134 08397 09581 10754 11926 0129 15 0155 78 03448 05097 06651 08073 09357 10541 11709 12862 0183 16 03988 05923 07595 09048 10335 11516 12672 13805 10 0210 04542 06764 08592 10073 11356 12528 13684 14792 11 0232 05099 07571 09549 1108 12371 13535 14681 15788 10475 12083 13367 14535 15667 16769 12 39 0258 05655 08354 13 98 3 0284 55 06245 09176 11412 13102 14389 15556 16675 1774 14 0313 06830 10006 12368 14106 15397 16575 1766 18681 10826 13304 15097 16399 17559 18599 19562 11656 14278 16095 17403 18535 19515 20425 1247 15188 17069 18367 19436 20374 21229 15 46 0338 16 03 0369 86 01518 17 74 18 0394 07390 07992 08544 19 20 72 0421 75 09117 13303 1612 1802 1931 20316 21223 2204 0447 09631 14071 16954 18856 20107 21086 21966 22767 10189 14858 17798 19636 20875 2184 22678 23449 0477 21 94 0508 02 10745 15625 18561 20322 21539 22515 23313 24055 22 0530 25 11297 16371 19241 20947 2219 2316 2393 24634 23 0549 64 11813 17049 19809 21485 22712 2369 24459 25146 24 0566 12313 17683 20287 21917 23167 24131 24904 25576 25 0591 12827 1825 20715 22281 2351 24465 25228 25895 13263 187 21013 22527 23751 24676 25433 26071 13731 19021 21246 22748 23924 2484 25582 26195 14045 19214 21378 22881 24031 24931 25667 26254 14045 19214 21378 22881 24031 24931 25667 26254 26 23 0617 27 78 0641 28 76 0653 29 57 0653 30 87 57 Phụ lục 2: Giá trị mơ men theo dịng điện vị trí rotor (nguồn: [12]) Dịng 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A 9A điện Vị trí rotor 0 0 0 0 0 002442 007955 024605 047952 070941 10123 14297 18685 23473 003737 019092 048211 088245 13521 19373 26873 34687 44086 007696 036001 076627 13831 21546 30984 42546 5503 69382 011618 058793 11995 21401 3357 47878 65176 84686 067 020017 088097 18785 33603 53265 75369 0207 3199 6427 035335 14822 32734 58138 89307 2422 6253 0232 4568 060162 22848 51375 88471 3117 7668 2522 7276 2386 080068 29681 66496 1331 6502 1775 711 2331 7799 087949 32682 73282 2391 7941 3277 889 431 993 10 08658 32775 73275 2528 8297 3717 9297 508 0685 11 084286 32738 73867 2639 8415 3839 9644 535 1011 12 084064 32542 74089 2702 8426 3898 9696 5513 1314 13 083768 32708 74333 2628 8282 3872 9789 5446 1351 14 082658 32597 74037 2465 8104 3847 9611 5402 1236 15 080512 32412 74037 2321 7941 3761 9459 5231 0752 16 078884 31968 7363 2258 7849 3687 9289 478 0119 17 077885 31487 7363 2251 7767 3484 8927 4118 9194 18 077922 31302 73815 2203 7605 3095 8201 3074 7929 19 080734 32116 74703 2206 7346 2367 7132 1872 6408 20 085174 32967 74148 2103 6846 1453 5981 0425 4761 21 089799 33355 73563 1862 6258 035 4668 8771 2937 22 091908 33022 71972 1422 5296 8981 294 6644 0503 23 091649 32911 70677 0815 423 7497 0949 4257 7691 24 091094 32671 68413 0134 3031 5936 8822 1675 4542 25 091501 3182 6623 93684 1914 4352 6761 9111 1479 26 08917 30303 62271 85396 0678 261 4548 6365 816 27 075998 27898 56203 75258 92315 0675 2162 352 4785 28 051948 22977 45214 59866 72224 82473 92944 0186 0974 29 025298 15318 29045 3774 44696 49987 55574 60495 64417 30 88 0 0 0 0 Phụ lục 3: Thông số động từ trở (nguồn: [73], [74]) Công suất Mô men trung bình Mơ men qn tính Số cực rotor Hệ số tính hàm từ thơng Hệ số điều khiển Hệ số cho mơ hình 89 2KW 5Nm J = × 10 (kgm ) Nr = -3 a = × 10 (H) -3 b = 364 × 10 (H) c1=2 c2=0 l = (m) Số pha Tốc độ Điện trở stator pha 3000 rpm r = 05 (Ω) Số cực stator Hệ số ma sát Ns = B=0 Hệ số cho quan sát l1 =100 l2 =2500 γ=100 Phụ lục 4: Sơ đồ hệ thống điều khiển SRM Matlab/Simulink A Bộ điều khiển Backstepping B Bộ điều khiển Backstepping SRM 90 C Cấu trúc hệ thống điều khiển Backstepping cho SRM với quan sát D Cấu trúc hệ thống điều khiển Backstepping cho SRM với ANN 91 Phụ lục 5: Code chƣơng trình A Code điều khiển Backstepping function u = fcn(w,w_dot,wd,wd_dot,teta,a1_dot,Tl,i,U,phi) B = 2; J = 04; m = 5; g = 81; l = 01; c2 = 1; fx = -(B*w_dot + m*g*l*w*cos(teta)-Tl)/J; gx = 1; z1 = w - wd; z2 = w_dot - wd_dot; u = (-c2*z2-z1-fx+a1_dot)/gx; B Code ANN function phi = fcn(teta,i) a = 5e-3; b = 364e-3; Nr = 6; phis = 2886; i1 = i(1); i2 = i(2); i3 = i(3); i4 = i(4); f1 = a + b*sin(Nr*teta); f2 = a + b*sin(Nr*teta-2*pi/4); f3 = a + b*sin(Nr*teta-4*pi/4); f4 = a + b*sin(Nr*teta-6*pi/4); phi1 = phis*(1-exp(-i1*f1)); phi2 = phis*(1-exp(-i2*f2)); phi3 = phis*(1-exp(-i3*f3)); phi4 = phis*(1-exp(-i4*f4)); phi = [phi1,phi2,phi3,phi4]'; C Code quan sát từ thông function phi_mu_ao_dot = fcn(phi_mu_ao,i,u) r = 4; a = 5e-3; 92 gama = 100; phis = 2886; i1 = i(1); i2 = i(2); i3 = i(3); i4 = i(4); u1 = u(1); u2 = u(2); u3 = u(3); u4 = u(4); g1 = -1/phis*exp(phi_mu_ao(1)); g2 = -1/phis*exp(phi_mu_ao(2)); g3 = -1/phis*exp(phi_mu_ao(3)); g4 = -1/phis*exp(phi_mu_ao(4)); g = [g1 g2 g3 g4]'; PHI_i = [i3 0;0 i2;-i3 0;0 -i4]; phi_mu_ao_dot = diag([-r*i1+u1,-r*i2+u2,-r*i3+u3,-r*i4+u4])*g + gama*PHI_i*PHI_i'*(a*i-phi_mu_ao); D Code quan sát mô men function Te = fcn(i,teta) a = 5e-3; b = 364e-3; Nr = 6; phis = 2886; f1 = a + b*sin(Nr*teta); df1_dteta = b*Nr*cos(Nr*teta); f2 = a + b*sin(Nr*teta-2*pi/4); df2_dteta = b*Nr*cos(Nr*teta-2*pi/4); f3 = a + b*sin(Nr*teta-4*pi/4); df3_dteta = b*Nr*cos(Nr*teta-4*pi/4); f4 = a + b*sin(Nr*teta-6*pi/4); df4_dteta = b*Nr*cos(Nr*teta-6*pi/4); i1 = i(1); i2 = i(2); i3 = i(3); i4 = i(4); T1 = phis/f1^2*df1_dteta*(1-(1+i1*f1)*exp(-i1*f1)); T2 = phis/f2^2*df2_dteta*(1-(1+i2*f2)*exp(-i2*f2)); T3 = phis/f3^2*df3_dteta*(1-(1+i3*f3)*exp(-i3*f3)); T4 = phis/f4^2*df4_dteta*(1-(1+i4*f4)*exp(-i4*f4)); Te = T1 + T2 + T3 + T4; 93 ... động lực thúc đẩy nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài ? ?Nghiên cứu giải pháp cải thiện đặc tính làm việc động từ trở? ?? Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu đề xuất giải pháp nhằm cải thiện đặc tính làm việc. .. Các giải pháp cải thiện đặc tính làm việc động từ trở Giải pháp thay đổi cấu trúc động Giải pháp điều khiển động 14 14 Kết luận chương 20 Chƣơng PHƢƠNG TRÌNH ĐẶC TÍNH TỪ THƠNG CỦA ĐỘNG CƠ TỪ TRỞ... tới đặc tính làm việc động Trong chương này, luận án phân tích cơng trình nghiên cứu ngồi nước động từ trở Từ đó, tác giả xác định hướng nghiên cứu nhằm cải thiện đặc tính làm việc động từ trở